L' Occhio di Dio
La Nebulosa Elica
Quando penso ad una nebulosa planetaria, mi vengono in mente sempre due vere icone del genere: la Nebulosa Anello (M57, nella Lira), e la Nebulosa Elica (NGC7293, nell'Acquario). Sono due oggetti astronomici analoghi, ma allo stesso tempo, per questioni "prospettiche", sono anche opposti tra loro per caratteristiche e fruibilità da parte degli appassionati che abitano alle nostre latitudini, visualisti o astrofotografi che siano; si, perché la prima ha dimensioni apparenti estremamente ridotte, e si trova ad una declinazione decisamente settentrionale, che ce la porta in pratica allo zenith quando culmina, ed è quindi un soggetto che si presta ad essere ripreso nelle migliori condizioni...ma che risulta spesso deludente in quanto a dettaglio mostrato, proprio perché appannaggio di strumentazioni a focali molto lunghe. E le focali lunghe sono come i superpoteri di Spiderman: "Da grandi focali derivano grandi responsabilità.". Per riprendere ad alte focali servono infatti strumenti grossi, montature adatte, un'autoguida eccellente, ed un'esperienza maggiore; tutto da gestire sotto un cielo con un seeing che, magari, neanche collabora.
Tutto questo preambolo, solo per giungere alla Nebulosa Elica, che dista invece da noi "soltanto" 650 anni luce circa, mostrando quindi grosse dimensioni apparenti (le più grosse in effetti, nel genere), ma che risiede in una regione del cielo quasi esclusivo appannaggio dell'emisfero sud, con una declinazione negativa simile a quella di M8 nel Sagittario, per intenderci, ma senza avere purtroppo le sue stesse caratteristiche di luminosità e contrasto.
All'inizio, proprio pensando ad M8, ho deciso di ottenere un'immagine quanto più profonda possibile della Elica, per capire fin dove potessi spingere la mia attrezzatura con un soggetto così affascinante, quasi a "rubarla" ad Australiani e Cileni, di sicuro avvantaggiati rispetto a me.
Anticipo fin da subito che il paragone con M8 è stato, almeno in parte, altamente fuorviante.
Occhio all' Occhio!
La pianificazione delle riprese è stata fondamentale per massimizzare il tempo di acquisizione del segnale: parliamo di un soggetto tipico della stagione autunnale/invernale, che non sale mai in cielo ad un'altezza oltre i 22 gradi circa quando osservato dalla zona in cui vivo, con tutti i limiti del caso: strati atmosferici comunque densi e sporchi (basso contrasto) e ridotta "finestra" di ripresa (3 ore al massimo, a cavallo del passaggio al meridiano). Eppoi c'è il clima, autunnale e invernale, appunto. Riprese da effettuarsi obbligatoriamente in banda stretta, per registrare le regioni più deboli, assolutamente invisibili altrimenti; ho poi seguito una marcia serrata di sessioni brevi ogni volta che il clima lo consentiva, con una costanza e dedizione che hanno stupito perfino me stesso.
Ho iniziato le riprese già dopo Ferragosto, quando la nebulosa sorgeva molto tardi e le sessioni imponevano orari scomodi.
Ho utilizzato un solo filtro per serata, in modo da ridurre i tempi morti (cambi di filtri ed ulteriori ri-focheggiamenti).
Ho effettuato 13 sessioni per le riprese con il filtro Ha e 7 sessioni per l'OIII, per un totale di 20 sessioni (una vera NOIA).
Tutto questo per integrare quanto più segnale potessi, immaginando le difficoltà in post-processing (basso contrasto e riduzione rumore).
Tra l'altro ho erroneamente iniziato a riprendere pose da 5 minuti, esposizione per me assolutamente abituale quando utilizzo filtri in banda stretta da cielo cittadino; mi sono però presto reso conto di non riuscire a registrare le regioni più deboli, ed ho quindi scelto di passare a pose da 10 minuti, spostando l'istogramma davvero molto verso le alte luci ma recuperando in termini di segnali deboli: alcune serate particolarmente umide sono state sostanzialmente inutili, e quindi cestinate.
Ho anche scelto di effettuare 4 delle 20 serate totali da un cielo buio di campagna, tipicamente classe Bortle 3-4, che in genere riservo alle riprese in banda larga LRGB: il "boost" in contrasto è stato niente meno che esaltante, dando quindi un contributo importante nella produzione del file finale.
Un accorgimento davvero utile è stato focheggiare inquadrando una zona di cielo a declinazioni più elevate, per poi tornare a posizionare il telescopio sul target; una sicura perdita di tempo per centrare nuovamente il soggetto, comunque tramite plate-solving, ma resosi necessario a causa della evidente scarsità di stelle nella zona inquadrata, che rendeva la messa a fuoco automatica abbastanza difficoltosa ed inaffidabile.
La Nebulosa Elica è un soggetto perfetto per la focale del mio C9.25 ridotto ad f/6.3, tanto da riempire il frame da parte a parte e garantire un'elevata risoluzione: la scelta dell'ottica, per il massimo dettaglio, era quindi scontata; l'autoguida tramite guida fuori asse ed ASI 224MC ha sempre lavorato bene, nonostante potessi contare (prima del passaggio al meridiano) su di un'unica misera stella nel ridotto campo inquadrato dalla camera guida. La AZ-EQ6GT ha sempre guidato bene, comunque entro i limiti di risoluzione imposti dal seeing, e per questo continuo ad amarla.
La mia ZWO ASI 1600MM-PRO, almeno in condizioni tanto difficoltose, mostra chiaramente i limiti dettati soprattutto dalla sua scarsa efficienza quantica e ridotta gamma dinamica quando utilizzata ad alto guadagno, e su questo inutile rammaricarsi, è una sua caratteristica.
L' integrazione: una vera e propria maratona di acquisizione
La Nebulosa Elica ha una struttura molto complessa nel canale Ha, frutto di successive espulsioni di massa della stella originale, e queste emergono gradualmente, in base alla quantità e qualità del segnale raccolto; a differenza di altri soggetti, però, queste regioni hanno luminosità ben distinte, e la loro presenza o meno nella ripresa può essere considerata una sorta di "traguardo" per gradi. Una ricerca sul web mostra infatti chiaramente che la stragrande maggioranza delle immagini ottenute non rendono giustizia a questo oggetto celeste, ed evidenziano solamente il nucleo centrale, luminoso e facilmente ottenibile anche con strumentazione modesta: un anello centrato sulla stella che lo ha prodotto, e contenente strutture chiamate "globuli o nuclei cometari" (a causa della loro forma), che puntano tutte verso la stella al centro dell'anello.
Mi piace considerarlo una sorta di "Step 1"...il più facile.
Integrando solo un po' di più, anche sotto cieli scadenti con ottiche non particolarmente luminose, è abbastanza facile evidenziare quello che nell'immagine sotto ho chiamato "Arco di Nord-Est", una grossa "esplosione" di Idrogeno ionizzato, il cui fronte in allontanamento appare abbastanza luminoso e contrastato. Molte riprese mostrano infatti, per pura pareidolia, l' "Occhio" centrale e questo "sopracciglio" evidente: per me questo è una sorta di "Step 2".
Molto meno facile è riuscire ad evidenziare l'Arco di Sud-Ovest, altro fronte di gas in espansione, molto più esteso, di una luminosità tenue e molto diffusa (forse frutto di un'esplosione precedente?), così come la debole propaggine che ho chiamato "A" nella foto sotto; per riprenderle è davvero importante integrare a fondo, a maggior ragione con un sistema ottico ad f/6.3 come il mio, e servono parecchie ore d'integrazione, perché il file grezzo andrà elaborato a fondo e stretchato più volte. E lo Step 3 è servito.
E' a questo risultato che contavo di arrivare, tanto che l'inquadratura era stata scelta tenendo conto di queste strutture e nebulosità che speravo di evidenziare. In realtà l'integrazione finale del solo canale Ha è stata di poco meno di 34 ore, e questo mi ha permesso, con un denoise abbastanza aggressivo, di stretchare ulteriormente il file di partenza, fino a tirar fuori dal fondo cielo la struttura B ed un accenno della C. L'inquadratura sul lato sinistro del frame è diventata di colpo molto risicata, ma è stata una piacevole sorpresa.
Considero questa profondità di posa lo Step 4, che con l'attrezzatura in mio possesso, da cielo cittadino, è veramente difficile da ottenere in maniera soddisfacente; probabilmente servirebbe un'integrazione quadrupla per gestire il rumore al meglio...oppure servirebbe un cielo migliore sotto cui scattare SEMPRE, per tutta la durata delle riprese.
L'immagine sotto è la versione "starless" del canale Ha stretchato al massimo, che allego per meglio mostrare tutte le varie nebulosità che sono riuscito a tirar fuori.
Il risultato dell'integrazione con il filtro Ha da 7 nm - quasi 34 ore solo per questo filtro, con pose da 300 e 600"
Questo è il canale Ha con le stelle, utilizzato per la combinazione colore, assegnato al rosso.
Nella banda dell'OIII, la Nebulosa Elica mostra dettagli nella sua parte centrale davvero interessanti, ma il contributo sulle regioni più esterne è praticamente nullo. Il nucleo mostra una fitta raggiera ed alcuni globuli di polveri scure che si dipartono dal centro; debolissimo il contributo dato dall'OIII all'Arco di Nord-Est, seppur visibile; ancora minore la presenza di OIII nell'Arco di Sud_Ovest.
Il canale OIII, ottenuto dopo oltre 19 ore d'integrazione, con pose da 300 e 600"
La combinazione bicolore e i dati di ripresa
Vista la laboriosità di questo progetto astrofotografico, ho scelto di non dedicare neanche un minuto del mio tempo all'acquisizione di segnale nella banda stretta dell'SII, per concentrarmi sull'integrazione con gli altri due filtri; tra l'altro il web è pieno d'immagini di questa nebulosa, sia in banda larga che stretta, ma le immagini in Hubble Palette sono praticamente una su mille, ed è quasi impossibile reperire un esempio di come sia la risposta di segnale unicamente con questo filtro. Unico rammarico è quello di non aver fatto neanche uno scatto di prova.
Questo è il totale dei frames acquisiti durante un periodo di circa tre mesi:
106x300" + 97x600" light frames in Ha
36x300" + 97x600" light frames in OIII
35 flat frames per ogni serata
35 dark + 35 dark flat frames dalle librerie create in precedenza.
Tra i 200 ed i 300 Gb di spazio necessari all'elaborazione di quanto acquisito, dal 16.08 al 14.11 di questo 2022.
Ho combinato i due master light (Ha ed OIII) creando un'immagine con palette bicolore a banda stretta Ha/OIII, che ha il vantaggio, con qualche attenzione in fase di post-processing, di mantenere una parvenza dei colori naturali delle stelle. Non ho dedicato tempo alla ripresa RGB dedicata a quest'ultimi, e mi riprometto di farlo in futuro.
Il risultato è visibile nell'immagine qui sotto.
La NGC 7923 con color palette bicolore Ha/OIII, per un totale di 53 ore di integrazione
Se con le regioni più deboli della nebulosa ho dovuto cedere a qualche compromesso a causa della inevitabile riduzione rumore, con il nucleo e la regione centrale ho avuto vita facile e grossi, grossissimi margini di elaborazione, vista la quantità di segnale niente meno che sontuosa; dopo diverse prove, e vista la dimensione dei dettagli da enfatizzare, ho scelto di utilizzare dei filtri wavelet di tipo planetario, più "customizzabili" e che ho ritenuto molto adatti a lavorare su questo tipo di dettaglio: sui "corpi cometari" il risultato mi è parso ottimo.
Questi cosiddetti "corpi cometari" sono una caratteristica delle nebulose planetarie in genere, ma in questa nebulosa sono distinguibili al meglio grazie alla relativa vicinanza a noi: si tratta di globuli di polveri con code di gas (da lì il nome) che si dipartono dalla stella centrale e la cui origine è ancora fonte di dibattito.
E' affascinante riflettere sulle dimensioni di questi globuli, ognuno mediamente esteso come tutto il nostro Sistema Solare.
La piccola stella azzurra al centro è la stella che ha generato la nebulosa planetaria, e a lei va il merito di tutto questo spettacolo celeste.
Le ragione centrale della Nebulosa Elica, con i Corpi Cometari che si irraggiano dal centro.
Considerazioni su questa "sfida"
C'è sicuramente soddisfazione nel chiudere un progetto tanto lungo e tedioso, ma resto anche un po' con l'amaro in bocca per più di un motivo.
A livello di risoluzione raggiunta con quanto a mia disposizione non posso che essere davvero contento: l'accoppiata del Celestron C9.25 e del riduttore/correttore Starizona produce risultati prima impensabili, e questo non fa che mantenere vivo l'apprezzamento che nutro per questi strumenti. Di contro, però, l'esperienza vissuta durante i tre mesi in cui ho scattato mi ha fatto sempre percepire anche i limiti di questi stessi strumenti, che inevitabilmente sono emersi, notte dopo notte.
In primis la luminosità di f/6.3, un valore standard per un tubo Schmidt-Cassegrain ridotto per uso fotografico, ma che in questo caso si è rivelata insufficiente per affrontare un soggetto con parti a debolissima luminosità, per giunta lavorando a pochi gradi di altezza sull'orizzonte, dove il contrasto è scarso ed il seeing è a dir poco terribile.
E poi l'efficienza del sensore Panasonic dentro alla mia fidata ASI 1600MM-PRO, che certamente non è più all'ultimo grido: allungare le pose fino a 10 minuti può non bastare, ed andare oltre introdurrebbe un amp-glow invadente, per quanto ben calibrabile con i dark.
Infine un piccolo rimpianto: aver scattato 16 serate su 20 da cielo cittadino, sopravvalutando le capacità dei filtri a banda stretta, messi a dura prova da inquinamento luminoso, bassa elevazione del soggetto, ed intrinseca bassa luminosità di alcune sue parti.
Una facile verifica ha mostrato quanto un singolo light frame acquisito da un cielo Bortle 3-4 "equivalga" a 5-6 frames acquisiti da città, almeno su un soggetto con queste caratteristiche: un divario davvero troppo importante per non essere preso in considerazione.
Diciamo che ho voluto riprendere un soggetto con parti a luminosità superficiale molto bassa, in una zona di cielo al limite della fruibilità dalla mia latitudine, oltretutto con un setup (ottica + sensore) non tra i più performanti; il risultato è che 53 ore d'integrazione sono state solo il "biglietto d'ingresso" per lo spettacolo di una Nebulosa Occhio di Dio senza compromessi. Ma mettersi alla prova aiuta a capire e migliorarsi.
